CN112650324A - 一种储能设备的温度控制方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储能设备的温度控制方法，步骤包括：实时检测储能设备的热点温度；当所述热点温度不小于第一设定温度时，在设定时间内对所述储能设备进行温度探测，得到温度数据；基于所述温度数据，利用最高温度预测算法预测所述储能设备将要达到的最高温度值；若所述最高温度值大于第二设定值，则控制散热风扇增大转速。本发明提供了一种储能设备的温度控制方法、装置及系统，使用最高温度点预测算法对储能设备进行智能控温，从而在储能设备急速升温之前将储能设备的温度控制在合理范围内。

Description

一种储能设备的温度控制方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及蓄电池技术领域，尤其是涉及一种储能设备的温度控制方法、装置及系统。

背景技术

储能设备存在发热问题，储能设备温度过高给整个用电系统带来高温安全隐患，甚至因电池过热而发生爆炸，造成重大火灾事故，危及人身安全。在现有的储能设备的温度控制方案中，利用温度传感器采集储能设备的温度，根据储能设备的温度变化同步控制风扇的转速，比如储能设备的温度过高时，加快风扇的转速，以使储能设备散热，从而降低储能设备的温度。然而，现有的方案只采用这种控温方法，单维度地控制储能设备的温度，如果在储能设备的温度持续升高的过程中温度传感器失灵，将导致风扇失控，致使整个方案失效。另外，根据传感器采集到的温度变化控制风扇的转速，这一控制方式过于单一，容易导致耗能高，储能设备自身损耗速度也会加快，缩减电池寿命。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种储能设备的温度控制方法、装置及系统，使用最高温度点预测算法对储能设备进行智能控温，从而在储能设备急速升温之前将储能设备的温度控制在合理范围内。所述技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种储能设备的温度控制方法，步骤包括：

实时检测储能设备的热点温度；

当所述热点温度不小于第一设定温度时，在设定时间内对所述储能设备进行温度探测，得到温度数据；

基于所述温度数据，利用最高温度预测算法预测所述储能设备将要达到的最高温度值；

若所述最高温度值大于第二设定值，则控制散热风扇增大转速。

在本发明第一方面的第一种可能的实现方式中，基于所述温度数据，利用最高温度预测算法预测所述储能设备将要达到的最高温度值，具体方式如下：

获取若干个单位的温度数据以形成温度数组；

基于所述温度数组，拟合温度曲线；

对所述温度曲线进行积分运算可得到最高温度值。

在本发明第一方面的第二种可能的实现方式中，所述基于所述温度数据拟合温度曲线的方式如下：

对所述温度数组进行求导，以得到拟定的温度曲线，其中，求导算式如下：

其中，T为温度数组；t_k、t_k+1均为温度数组T中的数值，k和k+1均为下标，k取值：1、2、3...n；n为温度数组T中所包含数值的个数；

采集温度数据以生成另一个温度数组，并将所述另一个温度数组的数据代入所述拟定的温度曲线进行验算，以得到确定的温度曲线。

在本发明第一方面的第三种可能的实现方式中，所述控制散热风扇增大转速的具体控制方式为：

初始化设定所述散热风扇的基本转速和最大转速；

根据所述基本转速和所述最大转速，通过PWM控制方式控制用于驱动所述散热风扇的驱动电路的输出模拟电压，以控制所述散热风扇的转速。

在本发明第一方面的第四种可能的实现方式中，根据所述基本转速和最大转速，通过PWM控制方式控制用于驱动所述散热风扇的驱动电路的输出模拟电压，以控制所述散热风扇的转速，具体的控制方式如下：

当所述热点温度不小于第一设定温度时，设置所述PWM控制方式的占空比值为：

P＝(r/r_nax)×100％

其中，P为占空比值；r为基本转速；r_max为最大转速；

当所述热点温度小于第一设定温度时，设置所述PWM控制方式的占空比值为零。

在本发明第一方面的第五种可能的实现方式中，当所述热点温度达到第一设定温度时，还包括：

根据采集到的温度变化值控制所述散热风扇的转速快慢。

第二方面，本发明实施例提供了一种储能设备的温度控制装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的储能设备的温度控制方法。

第三方面，本发明实施例提供了一种储能设备的温度控制系统，包括温度传感器、散热风扇、驱动电路和主控器；

所述温度传感器，用于采集储能设备的温度值；

所述散热风扇，用于降低所述储能设备的温度；

所述驱动电路，用于驱动所述散热风扇转动；

所述主控器包括：

第一检测模块，用于实时检测储能设备的热点温度；

第二检测模块，用于当所述热点温度不小于第一设定温度时，在设定时间内对所述储能设备进行温度探测，得到温度数据；

算法运算模块，用于基于所述温度数据，利用最高温度预测算法预测所述储能设备将要达到的最高温度值；

调速模块，用于若所述最高温度值大于第二设定值，则控制散热风扇增大转速。

在本发明第三方面的第一种可能的实现方式中，所述算法运算模块还包括：

采样模块，用于获取若干个单位的温度数据以形成温度数组；

拟合曲线模块，用于基于所述温度数组，拟合温度曲线；

积分运算模块，用于对所述温度曲线进行积分运算可得到最高温度值。

在本发明第三方面的第二种可能的实现方式中，所述调速模块还包括：

设定模块，用于初始化设定所述散热风扇的基本转速和最大转速；

控制模块，用于根据所述基本转速和所述最大转速，通过PWM控制方式控制用于驱动所述散热风扇的驱动电路的输出模拟电压，以控制所述散热风扇的转速。

相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

本发明提供了一种储能设备的温度控制方法、装置及系统，能够控制散热风扇增大转速，以使储能设备加快降温，从而实现了使用最高温度点预测算法对储能设备进行智能控温。相比起依赖于传感器检测储能设备的温度变化而控制散热风扇的转速的控温方式，当温度传感器突然失灵时，由于本方案的最高温度预测算法是根据温度数据提前预测出储能设备将要达到的最高温度值，即使传感器失灵也能根据所述最高温度值继续控制散热风扇增大转速以使储能设备降温；而且，本方案在检测到第一设定值时，提前通过多次温度探测在短时间内获取到大量所述最高温度预测算法所需的温度数据，因此，利用所述最高温度预测算法可以在储能设备急速升温之前根据预测到的最高温度值提前控制散热风扇的转速以使储能设备降温，从而将储能设备的温度控制在合理范围内，相比起现有技术方案，响应于温度变化快速采取降温措施，更快、更有效地使储能设备降温，从而避免为了给储能设备降温而让散热风扇长时间最大转速工作，有利于节省散热风扇的能耗。

附图说明

图1是本发明实施例中的一种储能设备的温度控制方法的示例性实施例的步骤流程图；

图2是本发明实施例中的一种储能设备的温度控制方法的由采样温度数据构成的曲线图；

图3是本发明实施例中的一种储能设备的温度控制方法的所述拟合曲线的曲线图；

图4是本发明实施例中的一种储能设备的温度控制方法的优选实施例的步骤流程图；

图5是本发明实施例中的一种储能设备的温度控制系统的架构模块图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1，本方案提供一种示例性实施例，一种储能设备的温度控制方法，步骤包括：

S101、实时检测储能设备的热点温度；可以理解的是，所述热点温度指的是通过监控散热器温度、电池包温度、产品内部环境温度。

S102、当所述热点温度不小于第一设定温度时，在设定时间内对所述储能设备进行温度探测，得到温度数据；

S103、基于所述温度数据，利用最高温度预测算法预测所述储能设备将要达到的最高温度值；

S104、若所述最高温度值大于第二设定值，则控制散热风扇增大转速。

可以理解的是，所述若所述最高温度值大于第二设定值，则控制散热风扇增大转速，可以将散热风扇的转速提前增大到最大值，从而在储能设备温度升高加快之前对储能设备进行降温。

在本实施例中，基于所述温度数据，利用最高温度预测算法预测所述储能设备将要达到的最高温度值，具体方式如下：

获取若干个单位的温度数据以形成温度数组；

基于所述温度数组，拟合温度曲线；

对所述温度曲线进行积分运算可得到最高温度值。

具体地，所述基于所述温度数据拟合温度曲线的方式如下：

对所述温度数组进行求导，以得到拟定的温度曲线，其中，求导算式如下：

其中，T为温度数组；t_k、t_k+1均为温度数组T中的数值，k和k+1均为下标，k取值：1、2、3...n；n为温度数组T中所包含数值的个数；

采集温度数据以生成另一个温度数组，并将所述另一个温度数组的数据代入所述拟定的温度曲线进行验算，以得到确定的温度曲线。

请参见图2，在设定时间内采样n组温度数据得到温度数组T。

请参见图3，在本实施例中，所述温度曲线为近似直线y＝-ax+b。4、对y＝-ax+b进行积分可得到最高温度点Tmax。

本方案通过最高温度点预测算法和PWM技术使用不同风扇转速对温度进行范围性控制，预测到Tmax后就可以选取最佳转速进行扇热，不会因为风扇转速不断提高温度依然继续升高，导致风扇基本都是在全速运行问题，且只有预测到Tmax达到过温条件时才会全速运转；虽然风扇全速运转设备温度更加低，但通过预测Tmax可以在未过温情况下以最低转速运行，达到在设备温度和散热功耗之间选择最佳平衡点进行低功耗扇热(因为温度长时间高于某个值会影响寿命，故此平衡点需在实验中测量得出)。

本实施例还提供一种优选实施方式，当所述热点温度达到第一设定温度时，还包括：

根据采集到的温度变化值控制所述散热风扇的转速快慢。

可以理解的是，所述根据采集到的温度变化值控制所述散热风扇的转速快慢，指的是：

当所述储能设备的温度升高时，加快所述散热风扇的转速；

当所述储能设备的温度下降时，减慢所述散热风扇的转速。

在本实施例中，通过根据采集到的温度变化值控制所述散热风扇的转速快慢的常规方式控制温度，有利于节省散热风扇的能耗，以及在储能设备的温度尚处于容易控制的范围更灵活地控制储能设备的温度变化。

请参见图4，本实施例还提供另一种优选实施方式，所述控制散热风扇增大转速的具体控制方式为：

初始化设定所述散热风扇的基本转速和最大转速；

根据所述基本转速和所述最大转速，通过PWM控制方式控制用于驱动所述散热风扇的驱动电路的输出模拟电压，以控制所述散热风扇的转速。

优选地，根据所述基本转速和最大转速，通过PWM控制方式控制用于驱动所述散热风扇的驱动电路的输出模拟电压，以控制所述散热风扇的转速，具体的控制方式如下：

当所述热点温度不小于第一设定温度时，设置所述PWM控制方式的占空比值为：

P＝(r/r_max)×100％

其中，P为占空比值；r为基本转速；r_max为最大转速；

当所述热点温度小于第一设定温度时，设置所述PWM控制方式的占空比值为零。

具体地，初始化风扇转速r＝50，最大转速rmax＝1000；判断设备温度是否超过50度，小于50度设定风扇PWM占空比P＝0；如大于50度将进行温度最大值预测。

本方案还提供一种实施例，一种储能设备的温度控制装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的储能设备的温度控制方法。

请参见图5，本方案还提供一种示例性实施例，一种储能设备的温度控制系统，包括温度传感器、散热风扇、驱动电路和主控器；

所述温度传感器，用于采集储能设备的温度值；

所述散热风扇，用于降低所述储能设备的温度；

所述驱动电路，用于驱动所述散热风扇转动；

所述主控器包括：

第一检测模块，用于实时检测储能设备的热点温度；

第二检测模块，用于当所述热点温度不小于第一设定温度时，在设定时间内对所述储能设备进行温度探测，得到温度数据；

算法运算模块，用于基于所述温度数据，利用最高温度预测算法预测所述储能设备将要达到的最高温度值；

调速模块，用于若所述最高温度值大于第二设定值，则控制散热风扇增大转速。

可以理解的是，所述若所述最高温度值大于第二设定值，则控制散热风扇增大转速，可以将散热风扇的转速提前增大到最大值，从而在储能设备温度升高加快之前对储能设备进行降温。

在本实施例中，所述算法运算模块还包括：

采样模块，用于获取若干个单位的温度数据以形成温度数组；

拟合曲线模块，用于基于所述温度数组，拟合温度曲线；

积分运算模块，用于对所述温度曲线进行积分运算可得到最高温度值。

具体地，所述基于所述温度数据拟合温度曲线的方式如下：

对所述温度数组进行求导，以得到拟定的温度曲线，其中，求导算式如下：

其中，T为温度数组；t_k、t_k+1均为温度数组T中的数值，k和k+1均为下标，k取值：1、2、3...n；n为温度数组T中所包含数值的个数；

采集温度数据以生成另一个温度数组，并将所述另一个温度数组的数据代入所述拟定的温度曲线进行验算，以得到确定的温度曲线。

在本实施例中，所述温度曲线为近似直线y＝-ax+b。4、对y＝-ax+b进行积分可得到最高温度点Tmax。

本实施例还提供一种优选实施方式，所述调速模块还用于：

根据采集到的温度变化值控制所述散热风扇的转速快慢。

可以理解的是，所述根据采集到的温度变化值控制所述散热风扇的转速快慢，指的是：

当所述储能设备的温度升高时，加快所述散热风扇的转速；

当所述储能设备的温度下降时，减慢所述散热风扇的转速。

本实施例还提供另一种优选实施方式，所述调速模块还包括：

设定模块，用于初始化设定所述散热风扇的基本转速和最大转速；

控制模块，用于根据所述基本转速和所述最大转速，通过PWM控制方式控制用于驱动所述散热风扇的驱动电路的输出模拟电压，以控制所述散热风扇的转速。

优选地，根据所述基本转速和最大转速，通过PWM控制方式控制用于驱动所述散热风扇的驱动电路的输出模拟电压，以控制所述散热风扇的转速，具体的控制方式如下：

当所述热点温度不小于第一设定温度时，设置所述PWM控制方式的占空比值为：

P＝(r/r_max)×100％

其中，P为占空比值；r为基本转速；r_max为最大转速；

当所述热点温度小于第一设定温度时，设置所述PWM控制方式的占空比值为零。

具体地，初始化风扇转速r＝50，最大转速rmax＝1000；判断设备温度是否超过50度，小于50度设定风扇PWM占空比P＝0；如大于50度将进行温度最大值预测。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory,RAM)等。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

本发明提供了一种储能设备的温度控制方法、装置及系统，通过软件调节功率或者输出功率，使得风扇在不同功率范围内智能启动，从而根据不同发热情况启动不同散热措施和风扇转速。在本实施例中，通过控制散热风扇增大转速，以使储能设备加快降温，从而实现了使用最高温度点预测算法对储能设备进行智能控温。相比起依赖于传感器检测储能设备的温度变化而控制散热风扇的转速的控温方式，当温度传感器突然失灵时，由于本方案的最高温度预测算法是根据温度数据提前预测出储能设备将要达到的最高温度值，即使传感器失灵也能根据所述最高温度值继续控制散热风扇增大转速以使储能设备降温；而且，本方案在检测到第一设定值时，提前通过多次温度探测在短时间内获取到大量所述最高温度预测算法所需的温度数据，因此，利用所述最高温度预测算法可以在储能设备急速升温之前根据预测到的最高温度值提前控制散热风扇的转速以使储能设备降温，从而将储能设备的温度控制在合理范围内，相比起现有技术方案，响应于温度变化快速采取降温措施，更快、更有效地使储能设备降温，从而避免为了给储能设备降温而让散热风扇长时间最大转速工作，有利于节省散热风扇的能耗。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种储能设备的温度控制方法，其特征在于，步骤包括：

实时检测储能设备的热点温度；

当所述热点温度不小于第一设定温度时，在设定时间内对所述储能设备进行温度探测，得到温度数据；

基于所述温度数据，利用最高温度预测算法预测所述储能设备将要达到的最高温度值；

若所述最高温度值大于第二设定值，则控制散热风扇增大转速。

2.如权利要求1所述的储能设备的温度控制方法，其特征在于，基于所述温度数据，利用最高温度预测算法预测所述储能设备将要达到的最高温度值，具体方式如下：

获取若干个单位的温度数据以形成温度数组；

基于所述温度数组，拟合温度曲线；

对所述温度曲线进行积分运算可得到最高温度值。

3.如权利要求2所述的储能设备的温度控制方法，其特征在于，所述基于所述温度数据拟合温度曲线的方式如下：

对所述温度数组进行求导，以得到拟定的温度曲线，其中，求导算式如下：

其中，T为温度数组；t_k、t_k+1均为温度数组T中的数值，k和k+1均为下标，k取值：1、2、3...n；n为温度数组T中所包含数值的个数；

采集温度数据以生成另一个温度数组，并将所述另一个温度数组的数据代入所述拟定的温度曲线进行验算，以得到确定的温度曲线。

4.如权利要求1所述的储能设备的温度控制方法，其特征在于，所述控制散热风扇增大转速的具体控制方式为：

初始化设定所述散热风扇的基本转速和最大转速；

根据所述基本转速和所述最大转速，通过PWM控制方式控制用于驱动所述散热风扇的驱动电路的输出模拟电压，以控制所述散热风扇的转速。

5.如权利要求4所述的储能设备的温度控制方法，其特征在于，根据所述基本转速和最大转速，通过PWM控制方式控制用于驱动所述散热风扇的驱动电路的输出模拟电压，以控制所述散热风扇的转速，具体的控制方式如下：

当所述热点温度不小于第一设定温度时，设置所述PWM控制方式的占空比值为：

P＝(r/r_max)×100％

其中，P为占空比值；r为基本转速；r_max为最大转速；

当所述热点温度小于第一设定温度时，设置所述PWM控制方式的占空比值为零。

6.如权利要求1所述的储能设备的温度控制方法，其特征在于，当所述热点温度达到第一设定温度时，还包括：

根据采集到的温度变化值控制所述散热风扇的转速快慢。

7.一种储能设备的温度控制装置，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述的储能设备的温度控制方法。

8.一种储能设备的温度控制系统，其特征在于，包括温度传感器、散热风扇、驱动电路和主控器；

所述温度传感器，用于采集储能设备的温度值；

所述散热风扇，用于降低所述储能设备的温度；

所述驱动电路，用于驱动所述散热风扇转动；

所述主控器包括：

第一检测模块，用于实时检测储能设备的热点温度；

第二检测模块，用于当所述热点温度不小于第一设定温度时，在设定时间内对所述储能设备进行温度探测，得到温度数据；

算法运算模块，用于基于所述温度数据，利用最高温度预测算法预测所述储能设备将要达到的最高温度值；

调速模块，用于若所述最高温度值大于第二设定值，则控制散热风扇增大转速。

9.如权利要求8所述的储能设备的温度控制系统，其特征在于，所述算法运算模块还包括：

采样模块，用于获取若干个单位的温度数据以形成温度数组；

拟合曲线模块，用于基于所述温度数组，拟合温度曲线；

积分运算模块，用于对所述温度曲线进行积分运算可得到最高温度值。

10.如权利要求8所述的储能设备的温度控制系统，其特征在于，所述调速模块还包括：

设定模块，用于初始化设定所述散热风扇的基本转速和最大转速；

控制模块，用于根据所述基本转速和所述最大转速，通过PWM控制方式控制用于驱动所述散热风扇的驱动电路的输出模拟电压，以控制所述散热风扇的转速。

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